Badanie opublikowane w czasopiśmie Metabolism opisuje wpływ bogatej w polifenole diety śródziemnomorskiej na regulację epigenetyczną. Przewlekły stan zapalny o niskim stopniu nasilenia jest uważany za główną cechę charakterystyczną różnych chorób metabolicznych, w tym otyłości. Dlatego też interwencje dotyczące stylu życia, takie jak zdrowa dieta i aktywność fizyczna, mają kluczowe znaczenie w kontrolowaniu masy ciała i zmniejszaniu ryzyka zachorowalności i śmiertelności związanej z chorobami metabolicznymi. Wiadomo, że polifenole roślinne o wysokich właściwościach przeciwutleniających mają korzystny wpływ na metabolizm. Mechanicznie, polifenole hamują kluczowe regulatory epigenetyczne, takie jak metylotransferazy DNA (DNMT) lub reduktaza metylenotetrahydrofolianowa (MTHFR), modulując metabolizm jednowęglowy i procesy metylacji. Co więcej, kwas foliowy i witaminy z grupy B jako donory metylu odgrywają kluczową rolę w regulacji metylaz DNA i histonów. Badanie Dietary Intervention Randomized Controlled Trial Polyphenols Unprocessed (DIRECT PLUS) było prowadzone przez 18 miesięcy w celu oceny metabolicznego wpływu zdrowej diety (HDG), diety śródziemnomorskiej (MED) i zmodyfikowanej diety MED wzbogaconej polifenolami (green-MED). Wyniki tego randomizowanego, kontrolowanego badania wykazały, że obie diety MED mają umiarkowany wpływ na utratę masy ciała i silny wpływ na redukcję tłuszczu wątrobowego. W szczególności stwierdzono, że zielona dieta MED, która zawiera duże ilości orzechów włoskich i Mankai (rzęsa wodna lub mączka wodna), powoduje największą redukcję obwodu talii, poziomu cholesterolu lipoprotein o niskiej gęstości w surowicy, rozkurczowego ciśnienia krwi, białka C-reaktywnego i trzewnej tkanki tłuszczowej. Zarówno orzech włoski, jak i mankai są bogatym źródłem kwasu foliowego i witamin z grupy B. W bieżącym badaniu naukowcy zbadali, czy poprawa metabolizmu za pośrednictwem zielonej diety MED zaobserwowana w badaniu jest związana z jej wpływem na metylację DNA w całym genomie i wzorce ekspresji mRNA. Badana populacja obejmowała 260 uczestników (średni wiek: 51 lat; wskaźnik masy ciała: 31 kg/m2) z badania DIRECT PLUS. Zostali oni losowo podzieleni na trzy grupy interwencyjne, w tym grupę HDG, grupę MED i grupę zielonej diety MED. Podczas gdy dieta MED zawierała 440 mg polifenoli dodatkowo dostarczanych przez orzechy włoskie, dieta green-MED zawierała 1240 mg polifenoli dodatkowo dostarczanych przez orzechy włoskie, zieloną herbatę i Mankai. Próbki krwi pobrane od uczestników zostały przeanalizowane pod kątem metylacji DNA w całym genomie i wzorców ekspresji mRNA na początku i po zakończeniu 18-miesięcznego okresu interwencji. Analiza wzorców metylacji DNA w całym genomie przed i po interwencjach dietetycznych zidentyfikowała 1573 różnie metylowane regiony w grupie zielonej MED, 377 w grupie HDG i 174 w grupie MED. Wyniki te odpowiadały 1753 genom o różnej ekspresji w grupie green-MED, 738 w grupie HDG i tylko 7 w grupie MED. Spożywanie bogatej w polifenole diety green-MED przez 18 miesięcy skutkowało znacznie wyższym poziomem kwasu foliowego i witaminy B-12 w surowicy w porównaniu z innymi interwencjami dietetycznymi. Podwyższone poziomy kwasu foliowego i witaminy B-12 obserwowane u uczestników grupy MED na początku badania można przypisać niższym poziomom zmian epigenetycznych obserwowanych w tej grupie po interwencji dietetycznej. Wysokie ilości orzechów włoskich, zielonej herbaty i Mankai w diecie green-MED wykazały bezpośredni związek ze zwiększonym poziomem prekursorów jednowęglowych (kwasu foliowego i witaminy B-12) u uczestników spożywających tę konkretną dietę. Obserwacje te łącznie wskazują, że zmiany we wzorcach metylacji DNA za pośrednictwem diety green-MED są związane ze zwiększonym poziomem kwasu foliowego i witaminy B-12 w surowicy. Oprócz znaczącego wpływu na prekursory jednowęglowe związane z procesami metylacji de novo, dieta bogata w polifenole wykazała bezpośredni wpływ na metylację i transkrypcję genów kodujących modulatory epigenetyczne, w tym demetylazę lizyny 2B, demetylazę lizyny 5B i metylotransferazę lizyny histonowej. W badaniu przeprowadzono analizę Weighted Cluster Network w celu zidentyfikowania kluczowych czynników wpływających na zmiany fenotypowe związane ze spożywaniem zielonej diety MED. Zidentyfikowano trzy główne moduły zawierające większość różnie metylowanych genów regionu. Spośród tych modułów, jeden był istotnie związany z białkiem C-reaktywnym, kwasem foliowym, interleukiną 6 (IL-6) i zmianą obszaru głęboko podskórnej tkanki tłuszczowej; jeden był związany z obwodem talii; a jeden był związany z obwodem talii i zmianą masy ciała. W pierwszym module ekspresja mRNA genu KIR3DS1 wykazywała negatywny związek ze zmianami w polifenolach, ale pozytywny związek ze zmianami w powierzchniowo-podskórnej tkance tłuszczowej, masie ciała i obwodzie talii. KIR3DS1 jest receptorem podobnym do immunoglobuliny komórek zabójczych związanym z chorobami autoimmunologicznymi. Moduł ten obejmował również różnicowo metylowany region genu beta-syntazy cystationiny, enzymu odpowiedzialnego za obniżanie poziomu homocysteiny. Ekspresja mRNA tego genu była związana ze zmianami w polifenolach.